一种探测方法技术

本发明专利技术公开了一种探测方法，包括以下步骤：分别确定发射线圈与接收线圈的线圈参数；根据线圈参数，消除接收线圈与发射线圈之间的互感；激发发射线圈产生激励电流，从而形成一次电磁场；磁化待测物形成与一次电磁场对应的二次电磁场；确定接收线圈对二次电磁场的感应电动势的输出信号，以及确定输出信号的同相信号和正交信号；根据同相信号、正交信号和与激励电流相关的电信号确定待测物的物理参数；根据物理参数确定待测物。本发明专利技术这种数据冗余极大地提高了探测待测物的可靠性和准确性。大地提高了探测待测物的可靠性和准确性。大地提高了探测待测物的可靠性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种探测方法


[0001]本专利技术涉及电磁领域，具体涉及一种探测方法。

技术介绍

[0002]电磁感应探测方法作为地球物理勘探方法的一种，广泛应用于地质普查、矿物勘探、地下金属探测、考古等领域。电磁感应探测仪器的主要原理为：采用发射线圈发射交变的一次磁场信号，使用接收线圈或磁传感器接收由一次电磁场与待测物作用产生二次电磁场信号获取待测物的信息。由于发射线圈的一次电磁场很强，而二次电磁场信号微弱且与一次电磁场信号同频，因此想要精确检出二次电磁场信号，就必须抵消或抑制一次电磁场信号的干扰。
[0003]现有技术中，通常包括以下三种检测方法识别待测物：
[0004](1)设置两个发射线圈，其中一个发射线圈产生稳定的频率，另一个发射线圈的频率设置电路中设置环形天线，通过读取来自两个发生器线圈的脉冲频率的差异以识别待测物，但此种方法下仪器体积较大，对发射线圈尺寸以及发射线圈和接收线圈距离也存在限制，且反演和数据处理要求较高；
[0005](2)设置两个接收线圈以产生额外的信号差，利用特殊的算法处理两个接收线圈中的信号以识别待测物，但该方法的计算精度依赖于线圈的定位精度，实际操作又很难控制其定位精度，另外，操作中的环境变化会严重干扰两个接收线圈产生的信号差；
[0006](3)设置一个发射线圈和一个接收线圈，操作过程中按照待测物的延伸方向线性移动接收线圈并检测二次磁场信号的强度，但该方法会使测量过程复杂化，并产生大量时间和人力成本，同时可靠性较低。
[0007]本专利技术旨在提供一种探测方法，解决现有电磁探测一次电磁场以及系统自身干扰大的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在提供一种探测方法，能够解决现有电磁探测一次电磁场以及系统自身干扰大的问题。
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供了一种探测方法，包括以下步骤：分别确定发射线圈与接收线圈的线圈参数；根据所述线圈参数，消除所述接收线圈与所述发射线圈之间的互感；激发所述发射线圈产生激励电流，从而形成一次电磁场；磁化待测物形成与所述一次电磁场对应的二次电磁场；确定所述接收线圈对所述二次电磁场的感应电动势的输出信号；确定所述输出信号的同相信号和正交信号；根据所述同相信号、所述正交信号和与所述激励电流相关的电信号确定所述待测物的物理参数；根据所述物理参数确定所述待测物。
[0010]优选地，所述发射线圈与所述接收线圈的线圈参数满足以下特征：所述第一接收线圈与所述发射线圈处于同一水平面，所述第一接收线圈的半径r1大于所述发射线圈的半径r
T
；所述第二接收线圈与所述发射线圈竖直方向上间隔距离d，所述发射线圈的半径r
T
大
于所述第二接收线圈的半径r2；所述第一接收线圈、所述第二接收线圈和所述发射线圈共轴；所述第一接收线圈的匝数为N1，所述第二接收线圈的匝数为N2，其中N1小于N2；所述第二接收线圈的输出端与所述第一接收线圈的输入端串联，所述第二接收线圈与所述第一接收线圈的缠绕方向一致。
[0011]优选地，分别确定发射线圈与接收线圈的线圈参数，包括以下步骤：根据所述第一接收线圈的电感L1和所述第二接收线圈的电感L2二者分别确定所述第一接收线圈的半径r1和所述第二接收线圈的半径r2，其中，r1/r2＝L1/L2；确定r
T
使得r
T
介于r1与r2之间；根据所需要的发送磁矩P确定所述发射线圈的匝数N
T
，其中N
T
＝P/πr
12
I
T
，I
T
是所述激励电流的稳定值；对于确定的r1、r2、r
T
，为每一匝所述第一接收线圈匹配n匝所述第二接收线圈，使通过所述第一接收线圈和所述第二接收线圈的总磁通量为0；重复以上步骤m次，获得所述第一接收线圈的匝数N1＝m，所述第二接收线圈的匝数N2＝m
×
n。
[0012]优选地，确定所述接收线圈对所述二次电磁场的感应电动势的输出信号包括以下步骤：确定所述接收线圈的总输出信号U；确定所述第一接收线圈和所述第二接收线圈产生的感应电动势ε
s
(t)；确定由所述感应电动势ε
s
(t)引起的输出信号变化值
△
U；根据所述接收线圈的输出信号U和所述感应电动势ε
s
(t)引起的输出信号变化值
△
U，确定所述接收线圈对所述二次电磁场的感应电动势的输出信号为|U
‑△
U|。
[0013]优选地，确定所述第一接收线圈和所述第二接收线圈产生的感应电动势ε
s
(t)包括以下步骤：其中，i
L
(t)表示流经所述第一接收线圈和所述第二接收线圈的电流，M
LR
为所述第一接收线圈与所述第二接收线圈之间的互感，其中，μ0表示真空磁导率，r1为所述第一接收线圈的半径，r2为所述第二接收线圈的半径，d为所述第二接收线圈与所述发射线圈竖直方向上的间隔距离，为积分变量，
[0014]优选地，确定由所述感应电动势ε
s
(t)引起的输出信号变化值
△
U包括以下步骤：其中，S为所述第一接收线圈和所述第二接收线圈的等效面积，S＝m(nS2+S1)，其中S1所述第一接收线圈的单匝面积,S2为所述第二接收线圈的单匝面积，其中，L为所述第一接收线圈和所述第二接收线圈的等效电感，C为所述第一接收线圈和所述第二接收线圈的等效分布电容，R为所述第一接收线圈和所述第二接收线圈的等效电阻，R
b
为与所述第一接收线圈和所述第二接收线圈连接的介质电阻。
[0015]优选地，确定所述第二接收线圈与所述发射线圈竖直方向上间隔距离d包括以下步骤：获取初始所述第一接收线圈的半径r1、初始所述第二接收线圈的半径r2、以及初始所述第二接收线圈与所述发射线圈竖直方向上间隔距离d；构建所述接收线圈对所述二次电磁场的感应电动势的输出信号的波形坐标系；以不同频率激发发射线圈产生激励电流；计算所述接收线圈对所述二次电磁场的感应电动势的输出信号的信号偏差度；判断所述信号偏差度是否小于阈值Q1，否则继续下一步；通过公式调整r1、r2、d之间的关系；重复以上步
骤直至所述信号偏差度小于阈值Q1，将此时获得的间隔距离作为所述第二接收线圈与所述发射线圈竖直方向上间隔距离d。
[0016]优选地，确定所述同相信号包括：获取所述接收线圈对所述二次电磁场的感应电动势的输出信号；计算所述激励电流的相位φ；根据公式U
同相
＝K
第一
|U
‑
ΔU|sinφ，获得所述同相信号，其中K
第一
为第一静态转换参数。
[0017]优选地，确定所述正交信号包括：获取所述接收线圈对所述二次电磁场的感应电动势的输出信号；计算所述激励电流的相位φ；根据公式U
正交
＝K
第二<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种探测方法，其特征在于，包括以下步骤：S102：分别确定发射线圈与接收线圈的线圈参数；S104：根据所述线圈参数，消除所述接收线圈与所述发射线圈之间的互感；S106：激发所述发射线圈产生激励电流，从而形成一次电磁场；S108：磁化待测物形成与所述一次电磁场对应的二次电磁场；S110：确定所述接收线圈对所述二次电磁场的感应电动势的输出信号；S112：确定所述输出信号的同相信号和正交信号；S114：根据所述同相信号、所述正交信号和与所述激励电流相关的电信号确定所述待测物的物理参数；S116：根据所述物理参数确定所述待测物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射线圈与所述接收线圈的线圈参数满足以下特征：所述第一接收线圈与所述发射线圈处于同一水平面，所述第一接收线圈的半径r1大于所述发射线圈的半径r
T
；所述第二接收线圈与所述发射线圈竖直方向上间隔距离d，所述发射线圈的半径r
T
大于所述第二接收线圈的半径r2；所述第一接收线圈、所述第二接收线圈和所述发射线圈共轴；所述第一接收线圈的匝数为N1，所述第二接收线圈的匝数为N2，其中N1小于N2；所述第二接收线圈的输出端与所述第一接收线圈的输入端串联，所述第二接收线圈与所述第一接收线圈的绕制方向一致。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分别确定发射线圈与接收线圈的线圈参数，包括以下步骤：根据所述第一接收线圈的电感L1和所述第二接收线圈的电感L2二者分别确定所述第一接收线圈的半径r1和所述第二接收线圈的半径r2，其中，r1/r2＝L1/L2；确定r
T
使得r
T
介于r1与r2之间；根据所需要的发送磁矩P确定所述发射线圈的匝数N
T
，其中N
T
＝P/πr
12
I
T
，I
T
是所述激励电流的稳定值；对于确定的r1、r2、r
T
，为每一匝所述第一接收线圈匹配n匝所述第二接收线圈，使通过所述第一接收线圈和所述第二接收线圈的总磁通量为0；重复以上步骤m次，获得所述第一接收线圈的匝数N1＝m，所述第二接收线圈的匝数N2＝m
×
n。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述接收线圈对所述二次电磁场的感应电动势的输出信号包括以下步骤：确定所述接收线圈的总输出信号U；确定所述第一接收线圈和所述第二接收线圈产生的感应电动势ε
s
(t)；确定由所述感应电动势ε
s
(t)引起的输出信号变化值ΔU；根据所述接收线圈的输出信号U和所述感应电动势ε
s
(t)引起的输出信号变化值ΔU，确定所述接收线圈对所述二次电磁场的感应电动势的输出信号为|U
‑
ΔU|。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定所述第一接收线圈和所述第二接收线
圈产生的感...

【专利技术属性】
技术研发人员：任堃，袁士松，范俊杰，陈孝强，杨煜坤，宋炯，
申请(专利权)人：中国地质调查局地球物理调查中心，
类型：发明
国别省市：